CONSTITUÍDAS POR FLANGES DE PLP E ALMAS DE COMPENSADO DE Pinus taeda L. E

119 Pages·2006·0.85 MB·English

ALEXANDRE DE LUNA PEDROSA

PERFORMANCE DE VIGAS “I” CONSTITUÍDAS POR FLANGES DE
PLP E ALMAS DE COMPENSADO DE Pinus taeda L. E Eucalyptus
dunnii Maiden, E ALMA DE OSB DE Pinus spp.

Dissertação apresentada como requisito
parcial à obtenção do título de Mestre, pelo
Curso de Pós-Graduação em Ciências
Florestais, do Setor de Ciências Agrárias, da
Universidade Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Setsuo Iwakiri

CURITIBA
2003
i
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ALEXANDRE DE LUNA PEDROSA

PERFORMANCE DE VIGAS “I” CONSTITUÍDAS POR FLANGES DE
PLP E ALMAS DE COMPENSADO DE Pinus taeda L. E Eucalyptus
dunnii Maiden, E ALMA DE OSB DE Pinus spp.

Dissertação apresentada como requisito parcial
à obtenção do título de Mestre, pelo Curso de
Pós-Graduação em Ciências Florestais, do
Setor de Ciências Agrárias, da Universidade
Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Setsuo Iwakiri

CURITIBA
2003
ii
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A meus avós,

Luiz Umberto de Luna Pedrosa,
Iclea Hyuda de Luna Pedrosa,
Ney Pacheco, e
Maria de Lourdes Macedo Pacheco.

A meus pais,

Mario Hyuda de Luna Pedrosa, e
Maria Aparecida de Luna Pedrosa.

A minhas irmãs,

Pollyana de Luna Pedrosa, e
Andrea de Luna Pedrosa.

A meus familiares e amigos presentes em minha formação.

DEDICO
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AGRADECIMENTOS
Ao Professor Setsuo Iwakiri, pela orientação, oportunidade, crença e estímulo.
Ao Professor Jorge Monteiro de Matos, pela co-orientação, sugestões e prontidão
para meu auxílio.
Ao Professor Márcio Pereira da Rocha, pela co-orientação, estímulo,
aconselhamento e amizade.
À empresa Battistella, na pessoa do Senhor Gilberto Battistella, pela constante
instrução, sugestões e prontidão no fornecimento do Pinus e apoio incondicional na produção
e logística do material.
Aos Senhores Edmilson e Euclídes por todo o acompanhamento e serviços junto à
produção do PLP e Compensado na empresa Battistella.
À empresa Madeiras EK, na pessoa do Senhor Amauri, pelo fornecimento do
Eucalipto.
À empresa Borden, na pessoa do Senhor Mario de Andrade, pelo auxílio com as
questões técnicas sobre o adesivo e pelo fornecimento da resorcina-formaldeído.
Ao Engenheiro André Morais da Silva, da empresa MASISA, pelo interesse,
disposição, sugestões na idealização do projeto e fornecimento do OSB.
Aos funcionários Ademir Cavalli, Gilnei Machado, Vitor Herrera, Antônio Perin e
ao colega José Guilherme Prata.
Ao Professor Ricardo Klitske pelas sugestões e orientações para obtenção dos dados
coletados.
À Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Ciências Florestais da Universidade
Federal do Paraná.
Ao Senhor Dorival Zotz, pela compreensão e amizade e fornecimento de material
para fabricação das Vigas.
A Gerson Issao Yasumoto e Gustavo Mussi Agusto, da empresa A Confraria Ltda,
pela ajuda com o material das Vigas.
A Mariana Smanhotto Schuchovski e Família, pelo grande incentivo durante todo o
trabalho.
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SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS......................................................................................................viii
LISTA DE FIGURAS..........................................................................................................x
RESUMO...........................................................................................................................xii
ABSTRACT......................................................................................................................xiii
1 INTRODUÇÃO............................................................................................................1
1.1 OBJETIVOS..........................................................................................................3
1.1.1 Geral..................................................................................................................3
1.1.2 Específicos.........................................................................................................3
2 REVISÃO DE LITERATURA....................................................................................4
2.1 A MADEIRA EM PRODUTOS ENGENHEIRADOS............................................4
2.1.1 Aspectos gerais...................................................................................................4
2.1.2 Teoria da Ação de Sustentação (“Suporting Action”)..........................................6
2.2 AS VIGAS “I”.......................................................................................................6
2.2.1 Aspectos gerais...................................................................................................6
2.2.2 Aspectos técnicos e vantagens na produção e utilização......................................7
2.2.3 Padronização das Vigas “I”................................................................................9
2.3 AS FLANGES......................................................................................................10
2.4 A ALMA..............................................................................................................10
2.5 O PAINEL DE LÂMINAS PARALELAS............................................................12
2.5.1 Aspectos gerais.................................................................................................12
2.5.2 Vantagens dos Painéis de Lâminas Paralelas.....................................................12
2.5.3 Aspectos técnicos da produção e usos do PLP..................................................13
2.6 O COMPENSADO..............................................................................................14
2.6.1 Aspectos gerais.................................................................................................14
2.6.2 Aspectos técnicos e de fabricação.....................................................................15
2.6.3 Compensado em estruturas...............................................................................17
2.7 O PAINEL “OSB”...............................................................................................18
2.7.1 Aspectos gerais.................................................................................................18
2.7.2 Parâmetros de produção....................................................................................18
2.7.3 Aspectos técnicos e usos do “OSB”..................................................................19
2.8 A MADEIRA DO Pinus taeda L..........................................................................21
2.9 A MADEIRA DO Eucalyptus dunnii MAIDEN...................................................23
2.10 CARACTERÍSTICAS DA RESINA FF (FENOL-FORMALDEÍDO)..................24
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2.11 CARACTERÍSTICAS DA RESINA RF (RESORCINOL-FORMALDEÍDO)......25
3 MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................................26
3.1 MADEIRA DE Pinus taeda L..............................................................................26
3.1.1 Obtenção das lâminas.......................................................................................26
3.1.2 Secagem das lâminas........................................................................................26
3.1.3 Classificação das lâminas.................................................................................27
3.2 MADEIRA DE Eucalyptus dunnii MAIDEN.......................................................28
3.2.1 Obtenção das lâminas.......................................................................................29
3.2.2 Secagem das lâminas........................................................................................29
3.2.3 Classificação das lâminas.................................................................................29
3.3 RESINA FENOL-FORMALDEÍDO....................................................................29
3.4 FABRICAÇÃO DO PLP E DOS COMPENSADOS............................................30
3.4.1 Aplicação do adesivo........................................................................................30
3.4.2 Prensagem........................................................................................................31
3.4.3 Acondicionamento e Dimensionamento............................................................31
3.5 FABRICAÇÃO DO OSB.....................................................................................32
3.6 RESINA RESORCINOL-FORMALDEÍDO........................................................33
3.7 FABRICAÇÃO DAS VIGAS “I” (“I-JOISTS”)...................................................33
3.8 PLANO EXPERIMENTAL.................................................................................36
3.8.1 Delineamento estatístico dos testes preliminares...............................................37
3.8.1.1 Avaliação dos painéis compensados e do osb............................................37
3.8.1.2 Avaliação do plp.......................................................................................39
3.8.2 Delineamento estatístico para o teste das Vigas “I”...........................................40
3.8.2.1 Avaliação das vigas..................................................................................41
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................43
4.1 ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES.....................43
4.1.1 Propriedades dos Painéis de Lâminas Paralelas.................................................43
4.1.1.1 Análise da massa específica aparente........................................................43
4.1.1.2 Análise do módulo de elasticidade............................................................45
4.1.1.3 Análise do módulo de ruptura...................................................................48
4.1.2 Propriedades dos painéis compensados e do osb...............................................50
4.1.2.1 Análise da massa específica aparente........................................................50
4.1.2.2 Análise do Módulo de Elasticidade...........................................................54
4.1.2.3 Análise do Módulo de Ruptura..................................................................59
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4.1.2.4 Análise da Tensão Máxima de Compressão Perpendicular........................65
4.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS TESTES DAS VIGAS “I”.......................67
4.2.1 Propriedades mecânicas das vigas.....................................................................67
4.2.1.1 Módulo de Elasticidade Aparente..............................................................68
4.2.1.2 Módulo de Ruptura...................................................................................70
4.2.1.3 Deflexão no limite proporcional................................................................71
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.................................................................74
6 LISTA DE REFERÊNCIAS......................................................................................77
APÊNDICES......................................................................................................................82

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LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – ENERGIA LÍQUIDA (MEGAWATTS) NECESSÁRIA POR TONELADA DE
PRODUTOS DE MADEIRA CONTRA SUBSTITUTOS NÃO RENOVÁVEIS...................5
TABELA 2 – QUADRO COMPARATIVO ENTRE CUSTOS DO AÇO E DA MADEIRA.5
TABELA 3 – PRINCIPAIS USOS DE PAINÉIS DE LÂMINAS PARALELAS.................13
TABELA 4 – PARTICIPAÇÃO DOS ITENS DE CUSTO NA INDÚSTRIA DE
COMPENSADOS...............................................................................................................15
TABELA 5 – VALORES DA MASSA ESPECÍFICA DE Pinus taeda L. COM 18, 21 E 30
ANOS DE IDADE NOS ESTADOS DO PARANÁ E SANTA CATARINA (MATOS,1997).
............................................................................................................................................22
TABELA 6 – FORMULAÇÃO UTILIZADA NA INDÚSTRIA.........................................30
TABELA 7 – FORMULAÇÃO CONSTATADA EM REVISÃO........................................30
TABELA 8 – VARIÁVEIS DA PRENSAGEM...................................................................31
TABELA 9 – CARACTERÍSTICAS DA CASCOPHEN RS216-M.....................................33
TABELA 10 – FORMULAÇÃO DO ADESIVO A BASE DE RF.......................................33
TABELA 11 – TEMPO MÁXIMO DE MONTAGEM EM MINUTOS...............................34
TABELA 12 – TEMPO MÍNIMO DE PRENSAGEM EM HORAS....................................34
TABELA 13 – DEMONSTRATIVO DO DELINEAMENTO PARA OS TESTES DE
RESISTÊNCIA À FLEXÃO ESTÁTICA E DETERMINAÇÃO DA MASSA
ESPECÍFICA......................................................................................................................38
TABELA 14 – DEMONSTRATIVO DO DELINEAMENTO PARA OS TESTES DE
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PERPENDICULAR.....................................................39
TABELA 13 – DEMONSTRATIVO DO DELINEAMENTO PARA OS TESTES DE
RESISTÊNCIA À FLEXÃO ESTÁTICA............................................................................40
TABELA 16 – DEMONSTRATIVO DOS TRATAMENTOS DO DELINEAMENTO
ESTATÍSTICO....................................................................................................................41
TABELA 17 – VALORES MÉDIOS DA MASSA ESPECÍFICA APARAENTE DAS
CHAPAS PLP DE Pinus taeda L. E DE Eucalyptus dunnii MAIDEN.................................43
TABELA 18 - VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA O MOE ENTRE AS
REPETIÇÕES E ENTRE AS CHAPAS PLP DE Pinus taeda L. E DE Eucalyptus dunnii
MAIDEN.............................................................................................................................46
TABELA 19 - VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA O MOR ENTRE AS
REPETIÇÕES E ENTRE AS CHAPAS PLP DE Pinus taeda L. E DE Eucalyptus dunnii
MAIDEN.............................................................................................................................48
TABELA 20 – VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA MASSA ESPECÍFICA
ENTRE AS REPETIÇÕES DAS CHAPAS COMPENSADAS DE Pinus taeda L...............50
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TABELA 21 – VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA MASSA ESPECÍFICA
ENTRE AS REPETIÇÕES DAS CHAPAS COMPENSADAS DE Eucalyptus dunnii
MAIDEN.............................................................................................................................50
TABELA 22 – VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA MASSA ESPECÍFICA ENTRE
AS REPETIÇÕES DAS CHAPAS OSB..............................................................................51
TABELA 23 – VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA O MÓDULO DE
ELASTICIDADE ENTRE AS REPETIÇÕES E ENTRE AS CHAPAS COMPENSADAS DE
Pinus taeda L. E Eucalyptus dunnii MAIDEN E O OSB......................................................54
TABELA 24 – VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA O MÓDULO DE RUPTURA
ENTRE AS REPETIÇÕES E ENTRE OS TRATAMENTOS DOS COMPENSADOS DE
Pinus taeda L. E Eucalyptus dunnii MAIDEN E O OSB......................................................60
TABELA 25 – VALORES MÉDIOS VERIFICADOS PARA A TENSÃO MÁXIMA DE
COMPRESSÃO ENTRE AS REPETIÇÕES E ENTRE TRATAMENTOS DOS
COMPENSADOS E O OSB................................................................................................65
TABELA 26 – VALORES MÉDIOS DO MOE, MOR E DA DEFLEXÃO DAS VIGAS “I”
............................................................................................................................................67
TABELA 27 – VARIAÇÃO DO MOE DAS FLANGES SOBRE AS ALMAS...................69
TABELA 28 – VARIAÇÃO DO MOE DAS ALMAS SOBRE AS FLANGES...................69
TABELA 29 - VARIAÇÃO DO MOR DAS FLANGES SOBRE AS ALMAS....................70
TABELA 30 - VARIAÇÃO DO MOR DAS ALMAS SOBRE AS FLANGES....................70
TABELA 31 - VARIAÇÃO DA DEFLEXÃO DAS FLANGES SOBRE AS ALMAS........72
TABELA 32 - VARIAÇÃO DO MOR DAS FLANGES SOBRE AS ALMAS....................72

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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – EXEMPLO DE VIGAS “I” COM TRÊS TIPOS DE MATERIAIS NAS
FLANGES.............................................................................................................................7
FIGURA 2 – ILUSTRAÇÃO DA ECONOMIA DE MADEIRA COM O DESENHO DA
SEÇÃO EM “I”.....................................................................................................................8
FIGURA 3 – PADRONIZAÇÃO DE VIGA “I”..................................................................10
FIGURA 4 – ESQUEMA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO OSB..............................19
FIGURA 5 – SISTEMA DE MEDIÇÃO DA UMIDADE NAS LÂMINAS.........................27
FIGURA 6 – LÂMINAS DE PINUS PRÉ-CLASSIFICADAS............................................28
FIGURA 7 – LÂMINAS DE EUCALIPTO UTILIZADAS PARA FABRICAÇÃO DOS
PAINÉIS.............................................................................................................................28
FIGURA 8 – APLICADOR DO ADESIVO E MONTAGEM DAS CHAPAS.....................31
FIGURA 9 – CHAPAS DE PINUS AGUARDANDO EXPEDIÇÃO..................................32
FIGURA 10 – PRENSAGEM E AMARRAÇÃO DAS VIGAS...........................................35
FIGURA 11 – DESENHO DA SEÇÃO DA VIGA..............................................................36
FIGURA 12 – ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA DOS PAINÉIS PLP.............................38
FIGURA 14 – ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA DAS VIGAS........................................42
FIGURA 15 – GRÁFICO DEMONSTRATIVO DA HETEROGENEIDADE DA MASSA
ESPECÍFICA APARENTE ENTRE O PLP DAS DUAS ESPÉCIES..................................44
FIGURA 16 – GRÁFICOS DAS TENDÊNCIAS DAS MEDIDAS DA MASSA
ESPECÍFICA APARENTE.................................................................................................45
FIGURA 17 – GRÁFICOS DEMONSTRATIVOS DA HETEROGENEIDADE ENTRE O
MOE DO PLP DE PINUS E EUCALIPTO..........................................................................47
FIGURA 18 – GRÁFICOS DAS TENDÊNCIAS DO MOE................................................47
FIGURA 19 – GRÁFICOS DEMONSTRATIVOS DA HETEROGENEIDADE ENTRE O
MOR DO PLP DE PINUS E EUCALIPTO.........................................................................49
FIGURA 20 – GRÁFICOS DAS TENDÊNCIAS DO MOR................................................49
FIGURA 21 – GRÁFICOS DAS TENDÊNCIAS DAS MÉDIAS DA MASSA ESPECÍFICA
APARENTE........................................................................................................................52
FIGURA 22 – GRÁFICO DEMONSTRATIVO DA HETEROGENEIDADE ENTRE OS
MATERIAIS DAS ALMAS................................................................................................53
FIGURA 23 – GRÁFICOS DAS TENDÊNCIAS DAS MÉDIAS DO MOE NO SENTIDO
PARALELO........................................................................................................................55
FIGURA 24 – GRÁFICOS DAS TENDÊNCIAS DAS MÉDIAS DO MOE NO SENTIDO
PERPENDICULAR.............................................................................................................56
FIGURA 25 – GRÁFICO DEMONSTRATIVO DA HETEROGENEIDADE ENTRE OS
MATERIAIS DAS ALMAS................................................................................................58
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